進展するバイオミメティクス

生物から学ぶ未来のテクノロジー：進展するバイオミメティクス

生物がもつ優れた機能や製造プロセスを模倣し、技術開発やものづくりに生かそうという分野、「バイオミメティクス」への注目が高まっている。経済・環境・エネルギーの問題を解決する切り札として期待される未来のテクノロジーに、世界の研究者・技術者が挑み始めている。

TEXT BY ATSUHIKO YASUDA @ XOOMS　PHOTOGRAPHS BY XOOMS

独フェスト社が開発した「BioniCopter」。トンボが2対の羽を別々に動かせることから発想を得ている。操縦はスマートフォンアプリで行える。

この春、注目を集めた一台のロボットがある。独フェスト社が開発した「BioniCopter」 だ。その外観をひと目見ればわかるとおり、BioniCopterはトンボを模倣して開発された飛行ロボット。トンボは、羽ばたいて飛行することも、羽を 止めて滑空することもできる。あるときは高速で移動、あるときは空中でホバリングし、瞬時にスピードや方向を変えられる。飛行時の騒音もほとんどなく、驚 くほどの省エネ飛行を実現している。トンボのように自由自在に空を飛ぶ機械は、残念ながらまだ存在しない。人類の英知を集めて開発した最先端の航空機も、 目の前を飛んでいるトンボには、かなわないのだ。

世界が注目するバイオミメティクス
BioniCopterのように、生物がもつ優れた性質を、新たな材料や製品の開発に生かそうという取り組みが「生物模倣（バイオミメティクス）」と呼ば れる分野だ。「バイオミミクリー」「バイオインスパイアード・テクノロジー」と呼ばれることもあり、それぞれニュアンスは少しずつ違うが、大きな概念とし ては同じものと考えていい。バイオミメティクス自体の取組みは古く、1950年代に始まったといわれる。衣服にくっつく野生ゴボウの実をヒントにしてつく られた面ファスナー（「マジックテープ」）や、蓮の葉が水をはじく性質を利用した撥水性塗料などは、初期のバイオミメティクス製品の代表例だ。

今世紀に入り、この分野に新たな波が押し寄せている。実用的なバイオミメティクス製品が次々に開発されているのだ。例えば、次のようなものだ。

・壁や天井を歩けるヤモリの脚をヒントにした、再利用可能な粘着テープ
・光をほとんど反射しない、蛾の目の構造を模倣した無反射フィルム（「モスアイ・フィルム」）
・水中を高速で泳ぐマグロの、水の抵抗が小さい皮膚の特性を利用して開発された船舶用塗料

壁や天井を歩くことができるヤモリの脚をヒントにして開発された粘着テープ。ヤモリの脚の表面にはナノスケールの細かいヒダがあり、ヒダと壁の間に働く「ファンデルワールス力」によって、体を支えている。

蛾の目の構造を模倣して開発された無反射フィルム。中央のフィルムを貼った部分では周囲の映り込みがないことがわかる。蛾の目の表面はナノスケールの多数の突起で覆われ、光が反射しにくい性質をもつ。

注目が高まる、生物がもつ省エネルギーな「製造プロセス」

2013年初めには、独ルフトハンザ航空が、エアバスA340の機体にサメの肌を模倣した機体塗料を塗布して飛行試験を始めたというニュースもあった。サメの肌の表面にある「リブレット」と呼ばれる周期的な溝構造によって乱流渦の発生を低減し、流体抵抗を弱める効果をもつものだ。ちなみに北京オリンピックで話題になった「スピード水着」も、サメ肌リブレットをヒントにして開発されたバイオミメティクス製品だ。

このように、バイオミメティクスの特長は、生物のもつ優れた「機能」を模倣し、技術やものづくりに利用することにある。しかし、近年より注目が高まってい るのは、もうひとつの特長である、生物がもつ（そして、おそらく生物しかもっていない）省エネルギーな「製造プロセス」だ。例えばアワビの貝殻は、クルマ にひかれてもびくともしない硬さと、曲げにも強いしなやかさを併せもつ、天然のセラミクス。その秘密は、炭酸カルシウムとタンパク質が繰り返し重なった多 層ナノ構造にある。しかしさらに驚くことは、工業製品をはるかに超えるこの高性能な素材を、アワビは常温・常圧下で、いとも簡単につくり出しているという ことだ。

材料やエネルギーを大量に消費して製造される現代の工業製品とはまったく異なる方法による、生物特有の「省エネ」な製造プロセス。それは、わたしたち人類 が直面している環境やエネルギーの問題を解決するための大きなヒントになるに違いない。そう、多くの人々が感じ始め、次世代のイノヴェイションを生む原動 力としてのバイオミメティクスに、経済界からも熱い期待が寄せられている。「15年後には年間3,000億ドルの国内総生産、160万人の雇用をもたら す」という、米サンディエゴ動物園の試算もある。

巻き返す日本のバイオミメティクス研究

このような状況の下、バイオミメティクス分野で世界をリードするドイツが提唱者となって、2012年からバイオミメティクス技術の国際標準（ISO）化の 活動が始まっている。実は、日本のバイオミメティクス分野は長らく「海外のあと追い」といわれてきた。しかし、今回の活動では、日本の研究者がワーキング グループのチェアマンを務めるなど、バイオミメティクスの国際標準化へむけて中心的な役割を担っている。

国際標準化メンバーのひとり、物質材料研究機構の細田奈麻絵博士は言う。「この分野が注目されるなか、バイオミメティクスをしっかりと定義し、共通認識を もとうというのが標準化の第一の目的です。それによって最近問題となり始めている、いわゆる『ニセモノ』を排除して、バイオミメティクスを正しく発展させ よう、という思いが背景にあるんです」。

標準化だけでなく、国内の技術開発や製品開発の現場でも、状況は変わり始めている。大学・研究機関、企業やNPO法人が協力し、新しい技術や製品を開発す る取り組みが各地で進み、その成果も出始めているのだ。先に紹介した「ヤモリテープ」や「モスアイ・フィルム」、「マグロ塗料」も、このような取り組みの なかから開発された、日本発のバイオミメティクス製品だ。

バイオミメティクス・データベースの構築

バイオミメティクス研究が加速する一方で、課題もまだ多く残されている。なかでも最も根源的な問題は、異分野の研究者間のコミュニケーションをどうやって 活性化するか、ということだ。バイオミメティクスをさらに進めるには、生物学、博物学、工学の各分野間や分野内で、情報や知見をいかにスムーズに交換でき るかが鍵になる。しかし、大きく枝分かれし、深化した現在の研究分野の間では、新しい知見を生み出すような深い共同作業が難しくなっているのだ。

日本のバイオミメティクス研究のリーダーのひとり、東北大学の下村政嗣教授は言う。「例えば、生物学、博物学、工学の各分野の間では、それぞれの世界で使 われている言葉がまったく違うので、話が通じません。工学系の研究者は、生物学の論文を読んでも理解できないというのが実情です。たとえ生物学に貴重な知 見があっても、そのことに工学系の研究者が気づかなければ、新しい技術や製品の開発にはつながらないのです」。

そこで下村教授らが進めているのが、生物学と工学、各々の分野の言葉や情報を相互に結びつけるデータベースの構築だ。このデータベースの鍵となるのは、工 学系の研究者が自分たちになじみの深い専門用語で検索をかければ、それに関連する生物学の知見や情報を得ることができるような、新しい検索技術だ。

「Googleとは違った視点の検索技術です。このデータベースを完成させ、それを使ってバイオミメティクスの新しい技術や製品を開発したいですね。そし て、その技術や製品が実際に社会に受け入れられるかどうかを確かめることが重要です。バイオミメティクスを発展させるにはそこまでやりたいし、やらなけれ ばいけないと思っています。」

下村教授は、2012年に「生物規範工学」という新しい研究プロジェクトを立ち上げ、産学官の分野を横断するチームによる「オール・ジャパン」のイノヴェイションを目指す活動を開始した。

未来を拓くイノヴェイションへ

生物がもつ優れた機能や製造プロセスは、ある意味で人類の英知のはるか先を行っている。生物の素晴らしい能力を知れば、人類の知見は未熟で、まだ多くのこ とを自然や生物から学ばなければいけない、という謙虚な気持ちになってくる。しかし未熟だからこそ、いままで知らなかったことを発見し、それを知恵に変え ていく、わくわくするような体験ができるチャンスもある。それもまた、バイオミメティクスが多くの人々を引きつける魅力なのだろう。「いつか大空を、トン ボのように自由自在に飛んでみたい」。そんな空想が、過去のパラダイムを変革し、新しい未来をつくる第一歩になるはずだ。

スティーブ・ジョブズは生前、こう言っている。「21世紀のイノヴェイションは、生物学とテクノロジーが交わる場所から生まれるだろう。ぼくが息子の年ごろにデジタル時代が始まったのと同じように、新しい時代がまさに始まろうとしているんだ」。

2013.12.2 MON　産経ニュース